作物籽粒中NO3--N和NO2--N的积累与氮肥种类和数量的关系

1996～1997在芸豆(云南)、红小豆(河北)、大豆(黑龙江)和花生(山东)绿色食品产地,研究了施用有机肥和化肥对这些作物籽粒中NO₃^-、NO₂^-的累积特点.结果表明,芸豆和红小豆不论施用有机肥还是尿素,土壤中的速效氮与籽粒中NO₂^-的灰色关联最好;施用有机肥的最大关联度分别出现在土壤库内部(全氮与速效氮之间)或籽粒库内部(NO₃^-、NO₂^-之间);而施用化肥的最大关联度分别出现在土壤库与籽粒库的全氮与NO₃^-之间.芸豆和红小豆随着施肥水平的提高,籽粒中NO₃^-/NO₂^-比值动态变化趋势因施用有机肥和施用化肥而不同.这4类作物籽粒中的NO₃^-与NO₂^-存在着极显著的负直线相关关系和极显著的直线回归关系.     

作物籽粒中NO-3-N和NO-2-N的积累与氮肥种类和数量的关系

１９９６～１９９７在芸豆（云南）、红小豆（河北）、大豆（黑龙江）和花生（山东）绿色食品产地,研究了施用有机肥和化肥对这些作物籽粒中ＮＯ＾－３、ＮＯ＾－２的累积特点。结果表明,芸豆和红小豆不论施用有机肥还是尿素,土壤中的速效氮与籽粒中ＮＯ＾－２的灰色关联最好;施用有机肥的最大关联度分别出现在土壤库内部（全氮与速效氮之间）或籽粒库内部（ＮＯ＾－３、ＮＯ＾－２之间）;而施用化肥的最大关联度分别出现在土壤     

稻麦轮作体系下有机肥施用对作物产量和土壤性质影响的整合分析

为明确稻麦轮作系统有机肥施用对作物产量和土壤性质的影响,本研究搜集已公开发表的文献数据,利用meta分析法定量分析了有机肥类型(普通有机肥、生物质炭、秸秆)、施用策略(单施有机肥、有机肥配施部分化肥、有机肥配施全量化肥)、施用年限(短期、中期、长期)对稻麦产量和土壤性质的影响及其对不同土壤条件(酸性、中性、碱性)的响应。结果表明: 与单施化肥相比,有机肥施用对水稻和小麦的增产效应相近,分别为3.1%和3.0%。有机肥施用对土壤性质的提升效果更明显,显著降低了土壤容重(5.7%),显著提高了土壤有机质、全氮、全磷、碱解氮、速效磷和速效钾含量,以及微生物生物量碳、氮,增幅在11.7%～38.4%。不同类型有机肥中,生物质炭和普通有机肥对土壤性质的改良效果优于秸秆;与单施有机肥相比,有机肥配施化肥的作物增产效果更好,而土壤性质改良效果较差;随着有机肥施用年限增加,作物增产和土壤肥力提升效应逐渐增强;在酸性土壤条件下有机肥施用对作物的增产效果最显著。土壤容重与稻麦周年产量呈显著负相关,而土壤全氮、速效磷、速效钾含量和微生物生物量氮与稻麦周年产量呈显著正相关关系。     

长期施肥条件下黄土高原黑垆土作物产量与土壤碳氮的关系

通过设置在黄土高原黑垆土区的长期定位试验系统,研究了长期施肥条件下作物产量与土壤碳氮的互馈关系.试验设不施肥(CK)、单施氮肥(N)、氮磷配施(NP)、秸秆与氮磷配施(SNP)、施有机肥(M)和有机肥与氮磷配施(MNP)6个处理.结果表明: 与对照相比,长期平衡施用化肥、单施有机肥、化肥与有机肥配合施用和秸秆还田配施化肥显著增加了作物产量及其稳定性, NP、SNP、M、MNP处理玉米和小麦产量分别增加92%、97%、93%、141%和147%、164%、139%、214%.NP处理玉米和小麦年均产量与当地常规施肥作物产量相当且稳定,小麦-玉米轮作体系施肥量为N 90 kg·hm^-2、P₂O₅ 75 kg·hm^-2能够满足作物需要.秸秆还田与隔年施磷相配合的SNP处理与NP处理作物产量相似,且可减少磷肥施用量50%.平衡施用化肥、有机肥、化肥与有机肥配施和秸秆还田配施化肥均可显著增加土壤有机碳含量,而施用化肥对土壤全氮含量影响不明显,综合所有处理,土壤有机碳和全氮含量呈显著正相关.不同处理土壤有机碳固存率在15%～41%.SNP处理土壤有机碳累积投入量增加1 t·hm^-2,土壤有机碳含量增加0.06 g·kg^-1,而CK、N、NP、M和MNP处理的增幅在0.12～0.15 g·kg^-1.玉米和小麦产量都与土壤全氮含量呈显著正相关,玉米产量随土壤有机碳含量的增加而增加,但小麦产量随土壤有机碳含量的增加先快速增加后趋于平稳,拐点出现在6.8 g·kg^-1.长期平衡施用化肥、有机肥、有机肥与化肥配合施用及秸秆还田配施化肥可显著增加黄土高原黑垆土土壤有机碳和全氮含量、作物产量和根茬还田量,根茬还田量的增加又进一步增加了土壤有机碳和全氮含量,形成了相互促进的互馈关系.     

地膜覆盖和有机肥施用对农田土壤和作物C、N、P化学计量学的影响

为了解长期地膜覆盖和施用有机肥对农田土壤和作物C、N、P化学计量学的影响,于2015年采集沈阳农业大学长期地膜覆盖和施肥定位试验(建于1987年)土壤和玉米植株不同组织(根、秸秆、叶片、籽粒),测定了土壤和作物C、N、P含量。结果表明:长期地膜覆盖和施用有机肥均对土壤pH产生显著影响(P0.01),且两者存在显著的交互作用(P=0.001);地膜覆盖对土壤全碳、全氮、全磷、碱解氮、有效磷,以及土壤C∶N∶P化学计量学均没有显著影响(P0.05),而施用有机肥会显著增加土壤全碳、全氮、全磷含量以及碱解氮和有效磷含量(P0.01),降低土壤C/P和N/P(P0.01);除了叶片N含量和籽粒P含量及C/P以外,地膜覆盖对玉米各组织中C、N、P含量及C∶N∶P化学计量均没有显著影响(P0.05);而有机肥施用显著增加了玉米各组织中N含量(P0.05),从而降低C/N(P0.05),但只增加了根和籽实中P含量(P0.05),降低了玉米籽实的C/P(P0.001)。综上所述,土壤和作物的C、N、P化学计量学随长期施用有机肥而变化,但受地膜覆盖的影响较小。     

黄壤性稻田稗草发生特征及其对长期不同施肥的响应

研究长期不同施肥下黄壤性稻田稗草发生特征,明确稗草发生与长期不同施肥水稻产量和土壤性质变异的响应关系.基于农业部贵州耕地保育与农业环境科学观测试验站的一项连续23年不同施肥管理水稻试验,选取不施肥(CK)、单施氮肥(N)、磷钾肥(PK)、氮磷肥(NP)、氮钾肥(NK)、常量化肥(NPK)、1/4有机肥替代化肥(1/4MNP)、1/2有机肥替代化肥(1/2MNP)、单施有机肥(M)和常量有机肥化肥配施(MNPK)10个处理,采用田间调查法调查各处理稗草发生密度、单株穗数、总穗数、穗粒数、千粒重和穗粒重等植物学参数;采用方差分析明确不同处理稗草发生差异,采用直线拟合、相关分析和通径分析明确杂草发生特征对水稻产量和土壤性质的响应.结果表明: 长期不同施肥处理导致黄壤性稻田稗草发生特征显著变异,稗草的密度、单株穗数和总穗数均以MNPK处理最高,其次是1/4MNP处理.相较常量化肥处理,长期不施肥(CK)和不平衡施肥(N、PK、NK、NP)各处理稗草发生的密度显著降低,施用有机肥各处理(1/4MNP、1/2MNP、M、MNPK)稗草的单株穗数显著增加.稗草的发生密度和总穗数与水稻产量呈极显著的正相关性,拟合直线的决定系数分别为0.622和0.624.土壤有机质、全氮、全磷、碱解氮、有效磷和速效钾与稗草发生参数之间存在显著至极显著的相关性;通径分析表明,土壤全氮含量对稗草单株穗数发生有直接正效应,全磷含量是影响稗草密度和总穗数的主要因素,速效钾含量对穗粒数和穗粒重影响最大.长期不同施肥导致黄壤性稻田稗草发生特征变异,施用有机肥提高了稗草的发生密度、单株穗数和总穗数.土壤全磷含量是黄壤性稻田稗草密度和总穗数发生变异的直接影响因素.     

不同培肥措施对红壤茶园土壤微生物量碳的影响

研究了经过4年不同培肥措施后红壤茶园土壤微生物量碳变化.结果表明:稻草覆盖后不同比例有机无机肥配施、间作三叶草以及全施化肥处理对土壤微生物量碳均有明显提高;全年土壤微生物量碳年变化都呈现"低-高-低-高"的趋势,且在不同时期对微生物量碳的影响不同;与对照(CK)相比,稻草覆盖 100%有机肥(T1)、稻草覆盖 75%有机肥 25%化肥(T2)、稻草覆盖 50%有机肥 50%化肥(T3)、稻草覆盖 25%有机肥 75%化肥(T4)、100%化肥(T5)和间作三叶草 不施肥(T6)土壤微生物量碳全年平均值分别高出17.05%、32.38%、32.05%、24.30%、26.23%和24.63%,且差异均达到显著水平(P＜0.05);土壤微生物量碳与活性有机质、土壤全氮、微生物量氮、微生物量磷呈显著正相关,与速效氮、土壤全磷、土壤全钾、土壤含水量之间关系不显著;与单施化肥和全量投入有机物料相比,有机物和化肥配合施用更有利于提高土壤肥力.     

长期施肥对红壤微生物生物量碳氮和微生物碳源利用的影响

采集湖南省祁阳县红壤长期定位施肥19年的土壤样品,分析长期不同施肥红壤的微生物生物量碳、氮和微生物碳源利用率,以揭示长期施肥对红壤微生物学性状的影响.结果表明：施肥19年后,有机肥单施或与化肥配合施用均显著提高土壤微生物生物量碳、氮和微生物碳源利用率.单施有机肥的土壤微生物生物量碳、氮含量分别为231和81 mg·kg^-1,化肥有机肥配施分别为148和73 mg·kg^-1,均显著高于化肥配施秸秆、不施肥和单施化肥;施用有机肥和化肥配施秸秆的土壤微生物生物量氮占全氮的比例平均为6.0%,显著高于单施化肥和不施肥.Biolog-ECO分析中,平均吸光值(AWCD)的大小为：化肥有机肥配施、单施有机肥>对照>单施化肥、化肥配施秸秆.单施有机肥或与化肥有机肥配施增加了红壤微生物对碳水化合物、羧酸、氨基酸、聚合物、酚类和胺类的碳源利用率;化肥配施有机肥的红壤微生物对聚合物类碳源利用率最高,化肥配施秸秆的红壤微生物对碳水化合物类碳源的利用率最高.表明施用有机肥能显著提高红壤的微生物生物量碳、氮和微生物碳源利用率,提高红壤肥力,保持作物高产.     

有机无机肥配施对双季稻轮作系统产量、温室气体排放和土壤养分的综合效应

本研究开展了连续3年(2017—2019年)的田间试验,通过设置不施肥(CK)、单施化肥(F)、等氮条件下有机肥配施化肥(FM)(有机肥全部于早稻季施用)3个处理,对双季稻轮作系统作物产量、土壤肥力进行分析,并连续2年(2018—2019年)对单施化肥和有机肥配施化肥处理的CH₄和N₂O排放进行监测。结果表明: 施肥可以显著提高早、晚稻产量,其中FM处理的增产效果最好,与F处理相比,FM处理早稻和晚稻分别平均增产5.6%和7.2%,且增产效果随着年限的增加表现为增加趋势。FM处理早稻、晚稻和周年轮作CH₄排放量较F处理分别增加8.2%、4.8%和6.7%;但N₂O排放量分别下降31.4%、5.0%和18.8%。尽管连续2年各处理双季稻轮作系统全球增温潜势差异不显著,但FM处理温室气体排放强度较F处理分别下降6.8%和8.5%。与F处理相比,FM处理土壤有机质、全氮、速效磷和速效钾含量分别增加9.7%、4.1%、30.9%和2.5%。综上所述,在本研究条件下,有机肥集中于早稻季施用替代化肥是增加双季稻产量、提高土壤肥力和降低稻田温室气体排放强度的有效措施。     

长期施肥对小麦-玉米作物系统土壤颗粒有机碳和氮的影响

通过对华北平原小麦-玉米轮作农田生态系统18年田间施肥试验,研究了长期不同施肥处理对耕层(0～20 cm)土壤颗粒有机碳和氮及矿质结合有机碳和氮的影响.施肥处理包括化肥NPK不同组合（NPK、NP、NK、PK）、全部施用有机肥(OM)、一半有机肥+化肥NPK(1/2OMN)及不施肥(CK)共7个处理.结果表明：各施肥处理均能在不同程度上增加土壤颗粒有机碳和氮及矿质结合有机碳和氮含量,提高土壤颗粒有机碳和氮分配比例及颗粒有机质C/N.施肥处理颗粒有机碳和氮储量较不施肥处理分别增加11.7%～196.8%和13.0%～152.2%,土壤颗粒有机碳对总有机碳储量增加的贡献率为31.5%～67.3%,土壤颗粒有机氮对全氮储量增加的贡献率为14.3%～100.0%;矿质结合有机碳和氮储量较不施肥处理分别增加2.0%～75.0%和0.0%～69.8%.各处理颗粒有机碳和氮及矿质结合有机碳和氮储量均以OM处理最高,且有机肥与化肥NPK配施高于单施化肥各处理,而化肥处理中NPK均衡施用效果最好.说明施用有机肥、有机肥与化肥NPK配施及化肥NPK均衡施用是增加土壤颗粒有机碳和氮及矿质结合有机碳和氮的关键.     

The fate of spring applied fertilizer N during the autumn-winter period: comparison between winter-fallow and green manure cropped soil

A field experiment was carried out at a pilot plot that was cropped with oilseed rape, and then left partly fallow and partly cropped with a green manure (mustard) during the autumn after harvest of the oilseed rape. The rape residues were incorporated in the soil. Methods used to quantify the N fluxes from harvest until sowing of the next crop were (1) ¹⁵N balance method, (2) total mineral N analysis and (3) NO emission measurements. Losses of spring applied fertilizer N were negligible in cropped plots and minimal in fallow plots during the following autumn-winter period. Most of the plant-N residues was retained by the organic N pool of the upper 30-cm soil layer. The green manure contributed slightly to soil available N at sowing of the next crop. However, the incorporation of plant material resulted in a nitrate flux that was at risk of leaching on the fallow plots, and on the green manure plots after incorporation of the green manure. This nitrate was largely derived from soil organic N, not from unused fertilizer applied in spring or from immobilized fertilizer. The NO emissions from the green manure plots were significantly higher than emissions from the fallow plots. The plants had a stimulating effect on the NO emission. A relationship between the NO emission and the soil nitrate concentration could not be established. No emissions were measured after green manure incorporation due to the low temperatures at the pilot plot. However, a greenhouse experiment showed an increased emission after incorporation. The NO emissions seemed to be related with the soil ammonium concentration.     

The fate of residual 15N-labelled fertilizer in arable soils: its availability to subsequent crops and retention in soil

An earlier paper (Macdonald et al., 1997; J. Agric. Sci. (Cambridge) 129, 125) presented data from a series of field experiments in which ¹⁵N-labelled fertilizers were applied in spring to winter wheat, winter oilseed rape, potatoes, sugar beet and spring beans grown on four different soils in SE England. Part of this N was retained in the soil and some remained in crop residues on the soil surface when the crop was harvested. In all cases the majority of this labelled N remained in organic form. In the present paper we describe experiments designed to follow the fate of this `residual' <sup>15</sup>N over the next 2 years (termed the first and second residual years) and measure its value to subsequent cereal crops. Averaging over all of the initial crops and soils, 6.3% of this `residual' ¹⁵N was taken up during the first residual year when the following crop was winter wheat and significantly less (5.5%) if it was spring barley. In the second year after the original application, a further 2.1% was recovered, this time by winter barley. Labelled N remaining after potatoes and sugar beet was more available to the first residual crop than that remaining after oilseed rape or winter wheat. By the second residual year, this difference had almost disappeared. The availability to subsequent crops of the labelled N remaining in or on the soil at harvest of the application year decreased in the order: silty clay loam>sandy loam>chalky loam>heavy clay. In most cases, only a small proportion of the residual fertilizer N available for plant uptake was recovered by the subsequent crop, indicating poor synchrony between the mineralization of ¹⁵N-labelled organic residues and crop N uptake. Averaging over all soils and crops, 22% of the labelled N applied as fertilizer was lost (i.e., unaccounted for in harvested crop and soil to a depth of 100 cm) by harvest in the year of application, rising to 34% at harvest of the first residual year and to 35% in the second residual year. In the first residual year, losses of labelled N were much greater after spring beans than after any of the other crops.     

土壤硝态氮时空变异与土壤氮素表观盈亏研究Ⅰ.冬小麦

不同氮肥用量下对冬小麦生育期间土壤硝态氮时空变化特征及土壤氮素表观盈亏量的研究结果表明,氮肥用量不同,硝态氮分布特征有差异,并且随着冬小麦的生长,其变化也不同。在冬小麦快速生长阶段,作物吸收可在一定深度的土层出现硝态氮亏缺区。由于灌溉的影响,土壤表层硝态氮向深层淋洗严重,即使在低氮肥水平,土壤深层仍可观察到硝态氮含量升高现象,存在淋出2m土体的可能性。并且氮肥用量越高,土壤硝态氮含量越高,硝酸盐向深层淋洗也越严重,淋出2m土体的可能性和也相应增大;在冬小麦生长前期（播种－拔节）,即使在不施氮肥处理也有土壤氮素的表观盈余,随着施肥量的增加,在拔节－扬花也出现了土壤氮素表观盈余,而扬花后各个氮肥处理均出现土壤氮素的表观亏缺,氮肥用量越高,小麦一生中土壤表观氮盈余量越大,1m土体内平均最大盈余量达199.8kgN/hm^2。研究表明,土壤氮损失是盈余氮素的一个主要去向,而硝态氮淋洗是冬小麦生育期间土壤氮素损失的一个重要的途径。     

长期施肥对NO3^——N深层积累和土壤剖面中水分分布的影响

研究了旱地农业系统中,长期不同施肥条件下,降水对NO3^--N积累、剖面水分分布以及N有收量、回收率影响及其相互之间的关系。结果表明,降水和氮肥施用量显著影响作物产量。施用氮肥在土壤剖面中造成NO3^--N深层积累,其中NPM处理累积层位于60－120cm,累积量相当于3.0年的年度施肥量（120kg·hm^-2）,NP处理累积层位于80－140cm,相当于1.4年施肥量。随着降水的年际间波动,进化论在丰水年、平水年还是干旱年,NPM处理耗水量＞NP处理＞M处理＞P,CK处理。12年不同施肥造成了土壤剖面水分差异。冬小麦播种前不同施肥处理0－100cm水分剖面分布差别不大,NPM处理、NP处理（除丰水年外）,土壤100－300cm含水量迅速降低,干旱年M处理缓慢降低,P和CK处理在任何年份变化都不大,氮肥回收率随着降水的波动也呈现相应的高低变化,NPM、NP处理的高低波动幅度最大。NPM、NP处理NO3^-－N累积与N素回收率的降低、土壤水分亏缺基本吻合。由此也反映了水分－作物－施肥三者之间存在的内在制约关系。     

半湿润地区农田夏玉米氮肥利用率及土壤硝态氮动态变化

以土垫旱耕人为土为供试土壤,通过田间试验,研究了不同施氮量下（0、45、90、135和180 kg·hm^-2）夏玉米生育期土壤剖面NO₃^--N的变化特征、氮素利用率及施氮量与土壤NO^₃--N残留的关系.结果表明：在整个生育期内,土壤NO₃^--N含量均以0～20 cm土层最高,且施氮量越高,NO₃^--N含量也越高;0～60 cm土层NO₃^--N含量变化显著,60～100 cm土层NO₃^--N含量变化不大.夏玉米整个生育期,受玉米对氮素的需求和降雨的影响, 0～100 cm土层NO₃^--N累积量呈波动式降低趋势;当施氮量小于135 kg·hm^-2时,作物氮肥利用率随施氮量的增加而显著提高,但当施氮量超过135 kg·hm^-2时呈下降趋势. 氮肥农学利用率随施氮量的增加而减小,氮肥生理利用率随施氮量的增加而递增.土壤中残留NO₃^--N与施氮量呈极显著正线性相关关系 (R²=0.957^**,n=5);施氮处理籽粒产量显著高于不施氮处理(P<0.05）;施氮量与籽粒产量呈极显著正线性相关关系（R²=0.934^**,n=5）.在本试验条件下,夏玉米生长季适宜施氮量为135 kg·hm^-2.该施氮水平可保证效益和环境的双赢.     

三种控释肥在赤红壤中的氧化亚氮排放

采用静态箱收集和对比法,研究了无作物种植条件下包膜与否对高氮、均衡及高钾3种氮磷钾配比复合肥在华南赤红壤发育的菜园土中氧化亚氮(N2O)排放情况.结果表明:肥料氮磷钾配比不同,N2O排放量差异显著,3种类型复合肥N2O累积排放量表现为均衡型≥高氮型＞高钾型;同一类型复合肥,包膜控释能显著降低N2O排放量,包膜控释高氮、均衡及高钾型复合肥N2O排放总量分别为不包膜复合肥N2O排放量的34.4％、30.5％和89.3％;与不包膜相比,复合肥包膜能降低肥料在土壤中的N2O日排放通量,滞后和削减N2O排放高峰,减少土壤氮素损失以及由N2O排放造成的全球增温潜势.     

土壤硝态氮时空变异与土壤氮素表观盈亏Ⅱ.夏玉米

在不同氮肥用量下研究了夏玉米生育期间土壤硝态氮的时空变化特征 ,同时对不同生育阶段土壤氮素的盈余与亏缺进行了表观估算 ,结果表明 :0～ 1 0 0 cm土体内 ,夏玉米一生中土壤硝态氮均表现为在中间土层含量低 ,上层和下层含量高 ,一般以表层最高 ,但受降雨的影响在高氮肥处理会出现下层高于表层的现象。施氮肥提高了土壤硝态氮含量 ,而且提高程度与用量成正相关。降雨时土壤硝态氮可随水下移 ,在干旱条件下也可随水上移。土壤硝态氮的运移不仅受土壤水分状况的影响 ,还取决于硝态氮含量 ,含量越高 ,向下移动的越深 ,淋失的可能性越大 ;在本试验条件下 ,土壤氮素盈余主要出现在夏玉米播种～ 9叶展和 9叶展～吐丝两个生育阶段 ,吐丝～收获则出现土壤氮素的亏缺。随着氮肥用量的增加 ,玉米一生中土壤氮素的表观盈余量明显增大 ,最高平均可达 2 74 .1 kg N/hm2。研究结果表明 ,土壤氮损失是盈余氮素的一个主要去向 ,而硝态氮淋洗是夏玉米生育期间土壤氮素损失的一个重要途径。     

硝化抑制剂DCD、 DMPP对褐土氮总矿化速率和硝化速率的影响

采用15N库稀释-原位培养法研究了硝化抑制剂DCD、DMPP对华北盐碱性褐土氮总矿化速率和硝化速率的影响.试验在山西省运城市种植玉米的盐碱性土壤上进行,设单施尿素、尿素+DCD、尿素+DMPP 3个处理.结果表明:施肥后2周,DCD、DMPP分别使氮总矿化速率和氮总硝化速率减少了25.5％、7.3％和60.3％、59.1％,DCD对氮总矿化速率的影响显著高于DMPP,两者对氮总硝化速率的影响无显著差异;而在施肥后7周,不同硝化抑制剂对氮总硝化速率的影响存在差异.施肥后2周,3个处理的土壤氮总矿化速率和硝化速率分别是施肥前的7.2 ～10.0倍和5.5 ～21.5倍;NH4+和NO3-消耗速率分别是施肥前的9.1 ～12.2倍和5.1 ～8.4倍,这是由氮肥对土壤的激发效应所致.硝化抑制剂使氮肥更多地以NH4+形式保持在土壤中,减少了NO3-的积累.土壤氮总矿化速率和总硝化速率受硝化抑制剂的抑制是N2O减排的主要原因.